專利名稱：具背側保護結構的半導體組件封裝結構及其方法
技術領域：
本發明是有關于半導體組件封裝結構，特定而言是有關于具背側保護結 構的半導體組件封裝結構及其方法，藉以保護封裝本體及改良可靠度。
背景技術：
近年來，高科技電子制造業推出更具特征且更為人性化的電子產品。半 導體科技的快速成長己促使半導體封裝尺寸縮小、適用多接腳、細間距、電 子組件縮小等的快速進展。
因為傳統封裝技術必須將晶片(wafer)上的晶粒(die)分割成各別的晶粒且 接著各別封裝所述晶粒，故此類技術對于制造程序而言系為耗時。因芯片封 裝技術是大為受到集成電路發展的影響，故當電子裝置的尺寸變為高要求時， 封裝技術也是如此。由于上述的理由，封裝技術的趨勢是朝向現今的錫球陣 列(ball grid array, BGA)、覆晶錫球陣列(flip chip ball grid array, FC-BGA)、芯 片尺寸封裝(chip scale package, CSP)及晶片級封裝(wafer level package, WLP)。 "晶片級封裝"是被了解為晶片上整體封裝、所有互連及其它程序步驟是于 分離成晶粒之前施行。通過晶片級封裝技術，可生產出具有極微型尺寸及良 好電子特性的晶粒。雖晶片級封裝技術有上述優點，然而仍存在若干影響晶 片級封裝技術的接受度的問題。傳統上需要于單一封裝結構中具有多個芯片， 故封裝結構尺寸會隨多芯片的數量或整體高度而增加，因此工藝遂更加復雜。
圖1是顯示美國專利申請案第6,023,094號及第6,175,162號所揭露的具 下表面保護涂布的已知封裝的橫切面示意圖。封裝結構200包括晶粒102，其 具有下表面104及上表面108。封裝結構200還包括保護膜210，其形成于晶 粒102的下表面104上以覆蓋下表面104，以及多個凸塊106，其形成于晶粒102的上表面108上。此外，保護膜210的尺寸與晶粒102的尺寸相同。保護 膜210具有約0.2的低熱傳導系數，以及約1.5至5密耳(mil)的厚度。是故， 封裝結構200的尺寸是藉此累積而增厚，且相等于每一材料層的總和尺寸。 而每一材料層之間的熱傳導系數差對于材料層間的微弱黏著力影響甚巨。
再者，保護膜210的材料通常包括環氧樹脂(epoxy)或橡膠材料。當環氧 樹脂材料用作為保護膜210時，為提供適當保護，環氧樹脂必須較其它層為 厚，乃因其本身材料特性。然而，保護層210將會太厚而于工藝步驟期間產 生形變，且極易于切割期間或外力時產生破裂的情況。若橡膠材料用作為保 護膜210時，保護膜210的硬度則通常不足以保護封裝結構200。此外，制造 封裝結構的工藝也變為越趨復雜且高成本。總而言之，保護膜210的厚度或 硬度是極為重要且是不足以保護封裝結構。
鑒于以上所述，現今極需一嶄新的結構以克服上述缺失。
發明內容
本發明將以若干較佳實施例加以詳細描述。然而，本領域的技術人員應 得以領會，除說明書中的較佳實施例之外，本發明也可廣泛實行于其它實施 例。本發明的范圍并不受限于說明書中的較佳實施例，且應與下列權利要求 相一致。
本發明的一目的是為提供具背側保護結構的半導體組件封裝結構，其可 保護封裝結構免于受到外力破壞。
本發明的另一目的是為提供具背側保護結構的半導體組件封裝結構，其 解決工藝期間的破裂及變形問題。
本發明的又另一目的是為提供具背側保護結構的半導體組件封裝結構， 期可降低成本且改善可靠度。
本發明的再另一目的是為提供具背側保護結構的半導體組件封裝結構， 其可簡易地于半導體組件封裝的上表面實施激光標記。本發明是提供半導體組件封裝結構，包括晶粒，其具有背表面及主動表
面形成于其上；黏膠層(adhesive layer),其形成于晶粒的背表面上；保護基板， 其形成于黏膠層上；以及多個凸塊，其形成于晶粒的主動表面上，以用于電 連接。
本發明提供用于形成半導體組件封裝結構的方法，其包括提供一具有背 表面及主動表面的多個晶粒的晶片；于上述晶粒的背表面上形成黏膠層；于 上述黏膠層上形成保護基板；于上述晶粒的主動表面上形成多個凸塊；以及 將多個晶粒切割成單獨晶粒以將其單一化。
本發明提供的具有背側保護結構的半導體組件封裝結構，其可于工藝期 間保護封裝結構以降低成本并改善可靠度。本發明亦提供一種嶄新結構及方 法，其于形成保護基板后不會有破裂或變形問題。因此，本發明所揭露的芯 片尺寸封裝結構可提供現有技術所無法預期的效果，并解決現有技術的問題。 本結構可應用于晶片或面板工業，且也可運用并修改成其它相關應用。
本發明可通過說明書中若干較佳實施例及詳細敘述以及后附附圖得以了 解。然而，本領域的技術人員應得以領會所有本發明的較佳實施例是用以說 明而非用以限制本發明的權利要求，其中
圖1是根據現有技術顯示半導體組件封裝結構的橫切面示意圖。
圖2是根據本發明顯示半導體組件封裝結構的橫切面示意圖。
附圖標號
102晶粒
104下表面
106凸塊
108上表面
200封裝結構210保護膜
300半導體組件封裝
301重分布層
302晶粒
304黏膠層
306背表面
308主動表面
309橫向側
310接觸墊(凸塊)
312保護基板
314種子金屬膜(或層)
具體實施例方式
在以下敘述中，本發明將提供許多特定細節以充分說明本發明的實施例。 參考下述說明，其敘述的目的僅為解釋本發明的較佳實施例，而非用以限制 本發明的權利要求。本領域的技術人員應可領會，本發明可無需一或多項說 明書中的特定細節或以其它方法、組件、材料等即可加以實施。
圖2是根據本發明顯示半導體組件封裝300的結構橫切面示意圖。半導 體組件封裝300包括至少一晶粒302，其具有背表面306及主動表面308。應 注意主動表面308可包括接觸墊310及重分布層(redistribution layer, RDL)301 ， 其形成于晶粒302之上。多個接觸墊或凸塊310是形成于晶粒302的主動表 面308上，以用于電連接。此外，黏膠層304是形成于晶粒302的背表面上。 保護基板312是接著形成于黏膠層304上。于一實施例中，保護基板的上表 面是用作為激光或油墨標記區域。
于一實施例中，黏膠層304的材料包括彈性材料，其具彈性特性以吸收 外力及/或作用為緩沖層。保護基板312的材料包括內含玻璃纖維物，其具有堅硬特性(剛性)以保護封裝結構。保護基板312的材料較佳為包括雙馬來酰亞 胺三氮雜苯樹脂(bismaleimide-triazine, BT)、耐高溫玻璃纖維板(FR5)、聚酰亞 胺(polyimide, PI)或玻璃纖維板(FR4)。請注意內含的玻璃纖維物可提升保護基 板312的強度但卻具有較薄的厚度，藉此縮小整體封裝的厚度。
于一實施例中，保護基板312的厚度約為25-200微米。保護基板312的 厚度較佳可為25、 50、 75、 100或200微米。于應用時，保護基版312的厚 度大體上接近于晶粒302的厚度。保護基板312的熱膨脹系數(coefficient of thermal expansion, CTE)約為14至17，且較佳為與工藝期間印刷電路板(printed circuit board, PCB)的熱膨脹系數相匹配。
于上述結構下，半導體組件封裝300包括內含有玻璃纖維的保護基板312， 其形成于黏膠層304上，由于上述保護基板312具有剛性固可覆蓋并保護晶 粒302。于保護基板312及晶粒302之間形成的外力可由黏膠層304因其本身 的彈性特性而加以吸收并緩沖。其可迅速吸收上述外力。特別是于較薄的封 裝結構中橫向側309處的外力可受到降低，例如尺寸為50至200微米(厚度) 的封裝，較佳為用于晶片級芯片尺寸封裝(Wafer Level-Chip Scale Package, WL-CSP)工藝的約100至300微米的封裝。
根據本發明的另一觀點，本發明更提供一種用于形成半導體組件封裝的 方法。
首先，提供一具有多個晶粒302的晶片，且每一晶粒302具有背側表面 306及主動表面308。黏膠層304是形成于晶粒302的背表面306上，而保護 基板312是形成于黏膠層304上。黏膠層304是與保護層312 —起在接合(層 壓合)前進行預涂(pre-coat)。
其后，多個凸塊310是形成于晶粒302的主動表面308上，而凸塊310 是用于電連接。多個晶粒302遂切割成單獨晶粒以將其單一化。
于一實施例中，保護基板312是通過實施板接合(層壓合)方法而形成。
切割線(未圖示)是設置于每一晶粒302之間，而多個晶粒302沿著切割線分成單獨晶粒以將其單一化。于一實施例中，于單一化步驟期間是利用已知 的切割刀片。于單一化步驟期間，切割刀片是對準上述切割線以將晶粒分割
成單獨晶粒。并且此保護基板的尺寸(X/Y)將與經過單一化之后的晶粒尺寸 (X/Y)相同。
背側結構系作用為本發明中的保護結構，其可防止封裝破裂或變形，藉 此保護封裝結構以增加封裝產率及質量。
為較佳的熱管理探究，種子金屬膜(或層)314可選擇性濺射或電鍍于晶粒 302的背側上。
于說明書中，本領域的技術人員應得以領會，若干類似組件的敘述予以 省略以避免模糊本發明。應注意結構的材料及配置是為說明而非限制本發明。 結構的材料及配置可根據不同傳導需求而加以更改。
根據本發明的一觀點，本發明是提供具有背側保護結構的半導體組件封 裝結構，其可于工藝期間保護封裝結構以降低成本并改善可靠度。本發明亦 提供一種嶄新結構及方法，其于形成保護基板312后不會有破裂或變形問題。 因此，本發明所揭露的芯片尺寸封裝結構可提供現有技術所無法預期的效果， 并解決現有技術的問題。本結構可應用于晶片或面板工業，且亦可運用并修 改成其它相關應用。
上述敘述是為本發明的較佳實施例，本領域的技術人員應得以領會其是 用以說明本發明而非用以限制本發明所主張的權利要求的范圍。其專利保護 范圍當以權利要求及其等同領域而定。凡本領域的技術人員，在不脫離本專 利精神或范圍內，所作的更動或潤飾，均屬于本發明所揭示精神下完成的等 效改變或設計，且應包括在權利要求內。
權利要求
1. 一種半導體組件封裝結構，其特征在于，所述半導體組件封裝結構包括一晶粒，所述晶粒具有一背表面及一主動表面形成于所述晶粒上；一黏膠層，所述黏膠層形成于所述晶粒的所述背表面上；一保護基板，所述保護基板形成于所述黏膠層上；及多個凸塊，所述多個凸塊形成于所述晶粒的所述主動表面上，以用于電連接。
2. 如權利要求1所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述黏膠層 的材料包括彈性材料。
3. 如權利要求1所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述保護基 板的材料包括雙馬來酰亞胺三氮雜苯樹脂、耐高溫玻璃纖維板(FR5)、聚酰亞 胺、玻璃纖維板(FR4)或印刷電路板。
4. 如權利要求3所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述保護基 板的材料包括形成于其中的玻璃纖維。
5. 如權利要求1所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述保護層 的厚度約為25至200微米，且所述保護層的尺寸與所述晶粒的尺寸相同。
6. 如權利要求1所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述半導體 組件封裝結構更包括激光或油墨標記，其形成于所述保護基板的上表面上。
7. 如權利要求1所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述半導體 組件封裝結構更包括一重分布層，其形成于所述晶粒的所述主動表面上。
8. 如權利要求1所述的半導體組件封裝結構，其特征在于，所述半導體 組件封裝結構更包括一種子金屬層，其形成于所述晶粒的所述背表面上。
9. 一種用于形成半導體組件封裝的方法，其特征在于，所述用于形成半 導體組件封裝的方法包括提供一具有背表面及主動表面的多個晶粒的晶片； 于所述晶粒的所述背表面上形成黏膠層； 于所述黏膠層上形成保護基板； 于所述晶粒的所述主動表面上形成多個凸塊；及 將所述多個晶粒切割成單獨晶粒已將其單一化。
10. 如權利要求9所述的用于形成半導體組件封裝的方法，其特征在于， 所述用于形成半導體組件封裝的方法更包括于所述晶粒的所述背表面上濺射 種子金屬層的步驟。
11. 如權利要求9所述的用于形成半導體組件封裝的方法，其特征在于， 形成保護基板的步驟是通過板接合方法而實施。
12. 如權利要求9所述的用于形成半導體組件封裝的方法，其特征在于， 切割所述多個晶粒的所述步驟是通過切割刀片實施。
13. 如權利要求9所述的用于形成半導體組件封裝的方法，其特征在于， 所述用于形成半導體組件封裝的方法更包括于所述保護基板的上表面上形成 激光或油墨標記的步驟。
全文摘要
本發明提供具背側保護結構的半導體組件封裝結構及其方法，所述半導體組件封裝結構包括晶粒，所述晶粒具有背表面及主動表面形成于所述晶粒上；黏膠層，所述黏膠層形成于晶粒的背表面上；保護基板，所述保護基板形成于黏膠層上；以及多個凸塊，所述多個凸塊形成于晶粒的主動表面上，以用于電連接。本發明更提供用于形成半導體組件封裝的方法，其包括提供一具有背表面及主動表面的多個晶粒的晶片；于上述晶粒的背表面上形成黏膠層；于上述黏膠層上形成保護基板；于上述晶粒的主動表面上形成多個凸塊；以及將多個晶粒切割成單獨晶粒以將其單一化。
文檔編號H01L23/00GK101447461SQ200810174980
公開日2009年6月3日 申請日期2008年10月31日 優先權日2007年11月1日
發明者楊文焜, 許獻文 申請人:育霈科技股份有限公司